[发明专利]一种集群智能体卫星空间发电系统及发电方法

说明书

本发明公开了一种集群智能体卫星空间发电系统及发电方法，该发电系统包括多颗太阳帆卫星（辅星）和太阳能装置。所述太阳能装置包括太阳能电池板，发射天线阵列和底部主星。多颗辅星组成反射系统，将阳光聚集在太阳能电池板表面，最大化接收的太阳能，强化光电效应。通过发射天线阵列，将能量以微波无线的形式传输给地面。本发明的发电系统能够自主智能的改变构型，是一种新型高效的清洁能源供应系统，且不受天气、昼夜的影响，能够实现能源的可持续传输。

技术领域

本发明属于空间太阳能发电技术领域，具体是一种集群智能体卫星空间发电系统及发电方法。

背景技术

随着地球资源的逐渐枯竭以及焚烧化石燃料带来的全球气候恶化，开发一种新型高效的清洁能源供应系统迫在眉睫。在目前可大规模开发的再生能源中，太阳能最为丰富清洁。但由于天气的影响、昼夜的变化，在地面上的平均入射太阳能为250W/m²；而在太空中，太阳辐射能稳定在1353W/m²。因此在太空中建立太阳能发电站意义重大。

目前世界上还没有一座空间发电站，但是国际上提出的空间发电系统，包括美国的SPS基准系统、SSPS-ALPHA系统、日本的分布式绳系太阳能站系统等等，但都具有体积重量超过目前运载能力的缺点。尽管许多国家投入了相当大的精力在空间发电领域，但空间站的上天问题以及能源传输效率问题一直难以得到解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种集群智能体卫星空间发电系统及发电方法，该发电系统轻便灵活，解决了目前的空间发电系统超过运载能力的问题，并且该系统能够自主智能的改变构型，持续稳定的给地面输送能源。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种集群智能体卫星空间发电系统，包括太阳能反射子系统和太阳能装置。

所述太阳能反射子系统包括若干颗太阳帆卫星。目前国际上提出的空间发电系统主要有聚光型和非聚光型，聚光型主要应用巨大的镜面反射阳光，缺点是重量、体积过大难以运载。本申请提出用太阳帆卫星代替镜面的改进方法，提高了系统的易装载性、灵活性。发电系统所有装置入轨后，太阳帆卫星到达目标点或者根据主星指令变换位置之后，所有太阳帆展开，构成巨大的反射面，使阳光聚焦在底部的太阳能电池板上，最大化太阳辐射接收，强化光电效果，提高发电效率。

所述太阳能装置包括太阳能电池板、发射天线阵列和主星；所述发射天线阵列包括微波发射机和微波发射天线，所述太阳能电池板、微波发射机和微波发射天线构成夹层结构（三明治结构）；所述主星和所述太阳能电池板连接。微波能量传输技术是空间太阳能站研究较多的传输方式，目前日本宇航局已经成功实现了无线电力传输试验。微波无线能量传输具有较高的转化和传输效率，在特定频段上的大气、云层穿透性非常好，技术相对成熟，波束功率密度低。因此本系统采用微波无线能量传输的方式，将能量从太空传输到地球。

所述若干多颗太阳帆卫星作为辅星，与主星组成多智能体卫星集群编队系统。

航天器的自主智能运行是指利用人工智能等现代控制技术，在无人干涉的情况下，实现自我管理并完成各种任务。随着轨道、季节的变化，太阳帆卫星（辅星）需要调整自身位置、姿态以保证阳光持续聚焦在太阳能电池板上。因此需要建立一套多智能体卫星集群编队系统，来提高空间发电系统的灵活性和稳定性。

本系统将多agent系统理论引入到集群智能体卫星空间发电中，建立基于多agent的层次体系结构。光照的改变导致聚光系统需要重构，就意味着航天任务和航天资源的变化。应用agent系统理论，从可用的航天资源中选择、确定出最能适应动态变化和任务需求的最佳航天资源动态联盟及其相互协同关系，以实现航天资源的动态利用与高效管理。